6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)-愿景、挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)

6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò):愿景、挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)摘要：在5g網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用部署背景下，研究機(jī)構(gòu)將目光轉(zhuǎn)向下一代的移動(dòng)通信體系。本文就現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)對6g概念與未來發(fā)展前景發(fā)出展望，并針對關(guān)鍵技術(shù)展開討論。探討追求6G技術(shù)所面臨的困境與技術(shù)的技術(shù)，囊括了峰值吞吐量、高能效、快速連接等。最后，簡略的對6G關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行內(nèi)容劃分:新的頻譜通信技術(shù)、太赫茲通信、可見光通信等重要技術(shù)。希望本文的探討能夠?qū)窈蟮?G研究提供方向性指導(dǎo)。關(guān)鍵字：6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；愿望；關(guān)鍵技術(shù)引言：在5g通信技術(shù)的大規(guī)模使用背景下，首批符合5g標(biāo)準(zhǔn)的終端逐步上市。不防發(fā)出展望，具有三大技術(shù)特征的5g無線移動(dòng)通信系統(tǒng)也會(huì)隨著大眾通信需求的攀升而得到躍進(jìn)，形成前所未有的大型通信網(wǎng)絡(luò)，以潛移默化的形式改變?nèi)祟惿钅Ｊ健Ｑ巯拢?g通信技術(shù)成為新一代通信技術(shù)人員攻克的難題，在相關(guān)從業(yè)人員的努力下，相信在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)應(yīng)用模式方面會(huì)逐步走向成熟。1、6G與5G相比，大多數(shù)性能指標(biāo)大幅提升在不久的將來，智能信息社會(huì)會(huì)向數(shù)字化和智能化過渡，利用實(shí)時(shí)和無限的全無線連接是必然選擇，在此基礎(chǔ)上的6G則是偉大愿景的根本力量。能夠不竭的進(jìn)行多次連接，實(shí)現(xiàn)全方位的無線覆蓋，綜合傳感、計(jì)算、控制、定位等多種性能，垂直應(yīng)用程度高，6g不單單是對5g的升級，還是一個(gè)智慧系統(tǒng)，可以智能提供多種連接途徑，為人類提供最舒適的信息交互環(huán)境。2、6G關(guān)鍵技術(shù)2.1太赫茲通信技術(shù)太赫旅游具有吉吉龐大的頻譜資源，資源量高達(dá)幾十GHz，正因如此，它可以實(shí)現(xiàn)從100Gbit/s到TB的極高傳輸速率，并逐漸成為未來移動(dòng)通信領(lǐng)域的重要無線通信技術(shù)。太赫茲通信的高頻段和短波長，每單位內(nèi)可集成龐大的天線陣元。利用波束形成技術(shù)能極大的彌補(bǔ)路徑方面的消耗，達(dá)到密集組網(wǎng)的各項(xiàng)要求。太赫茲通信與眾不同的技術(shù)特點(diǎn)讓其在諸多領(lǐng)域脫穎而出，發(fā)展?jié)摿o窮。除此之外，太赫茲器件的應(yīng)用效果有待提升，固態(tài)太赫茲功率放大器并不能做到極致覆蓋。除此之外，太赫茲相控陣天線還需進(jìn)一步發(fā)展，在高方向性太赫茲波束對準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)跟蹤方面需要進(jìn)行深度挖掘。在射頻模塊基礎(chǔ)上的太赫茲通信系統(tǒng)還要向小型化發(fā)展，從而在多領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用。2.2超大規(guī)模天線技術(shù)超大規(guī)模天線技術(shù)在加強(qiáng)無線移動(dòng)通信系統(tǒng)頻譜效果層面體現(xiàn)著不可替代的作用。超大規(guī)模天線技術(shù)關(guān)系到多天線在6G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的增益，由此必須重視該技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?。目前，大?guī)模天線技術(shù)面臨時(shí)跨頻段、高效率、全空域覆蓋等重大技術(shù)理論研究還存在不足。我們需要?jiǎng)?chuàng)新可配置的大規(guī)模陣列天線和射頻技術(shù)，以解決多頻段、高集成度射頻電路的高功耗和低效率問題。目前，新型大規(guī)模陣列天線的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)是優(yōu)化高集成度射頻電路。如果想要大幅提前大規(guī)模天線增益，就必須以發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為收取信息的渠道。僅有的TDD雙工模式的導(dǎo)頻污染現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，也就是多區(qū)域的上行鏈路導(dǎo)頻序列會(huì)產(chǎn)生彼此的信號干擾。零散的問題都會(huì)對大規(guī)模天線技術(shù)的進(jìn)步造成困擾，最后可能僅獲得不完美的CSI。2.3一體化通信一體化通信的關(guān)鍵在于加大通信覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)深度通信。簡單來說，就是以傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，構(gòu)建衛(wèi)星通信和深海通信網(wǎng)絡(luò)。加速空、地、海一體化發(fā)展，能夠在空間網(wǎng)絡(luò)方面得到突破，覆蓋空間、空中、陸地和海洋等多環(huán)境。2.4基于AI的無線通信技術(shù)不久的將來，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨向于復(fù)雜化，所開發(fā)的應(yīng)用種類越來越多，導(dǎo)致對無線收發(fā)處理和終端應(yīng)用的要求越來越高，與之對應(yīng)的能源消耗形勢更為嚴(yán)峻。所以，未來能夠在6G無線接口和系統(tǒng)的解決方案將會(huì)愈來愈依賴于人工智能。就比如說，人工智能和無線傳感技術(shù)、GPS定位等技術(shù)結(jié)合能夠高效了解無線環(huán)境的數(shù)據(jù)信息，并迅速作出判斷哪些線路出現(xiàn)了問題，并及時(shí)作出最佳補(bǔ)救措施，合理分配資源。也可以設(shè)定所需要的無線環(huán)境和要求，利用人工只能技術(shù)制造出無線空中接口。機(jī)器學(xué)習(xí)通過主動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)資源提高效率，尤其是針對易延遲的應(yīng)用領(lǐng)域。3、6G未來關(guān)鍵領(lǐng)域的突破性作用預(yù)測3.1無人駕駛無人駕駛一直是4/5g時(shí)代人們的重要研究內(nèi)容之一。5g的出現(xiàn)為無人駕駛技術(shù)提供了更多可能，大多數(shù)的汽車制造商將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到車輛研發(fā)方面，然后無人駕駛造成的事故傷害旅居奇高。其中的網(wǎng)絡(luò)延遲問題是重大難點(diǎn)，該問題也造成駕駛系統(tǒng)判斷緊急故障的時(shí)間過長，難以應(yīng)對突發(fā)情況。迄今為止的無人駕駛汽車仍需謹(jǐn)慎對待，以期未來的進(jìn)步與成熟。在此背景下的6G是無人駕駛的根本技術(shù)支持，能夠?qū)θ灾鹘煌ㄏ到y(tǒng)做出補(bǔ)充與改進(jìn)，為群眾提供更加安全的出行條件。自動(dòng)駕駛車輛的連接對延遲性、可靠性要求極為嚴(yán)苛，這是因?yàn)樵诔邫C(jī)動(dòng)手的情況下，也必須為乘客的安全保駕護(hù)航，這是現(xiàn)有技術(shù)難以企及的。與此同時(shí)，車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)量的需求慢慢增多，大量的無人機(jī)需要增加容量，以保證互聯(lián)網(wǎng)正常連接。由此，6G需要應(yīng)用硬件、軟件和更新連接等，為連接車輛提供保障。3.2全息通信全息直播的出現(xiàn)與流行，讓諸多領(lǐng)域?qū)＜覍⒀芯恐攸c(diǎn)傾斜于全息通信。近幾年更是有了全息投影方面的重大改變，以直播課、全息投影廳等形式出現(xiàn)在大眾的視野。五維通訊它整合了人類所有的感知信息，有待在與全息通訊的有效融合下，實(shí)現(xiàn)沉浸式全息通訊。群眾對信息網(wǎng)絡(luò)的通訊要求逐步提升，6G網(wǎng)絡(luò)所面臨的通信挑戰(zhàn)是巨大的。3D全息顯示的數(shù)據(jù)傳輸效果仍需提升。延遲不能超過亞毫秒級。因此，在為群眾提供真實(shí)的遠(yuǎn)程體驗(yàn)感以外，還需要綜合多種群眾感官數(shù)字化，將其在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，有效提升總體目標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸效果。3.3智能城市6G的普及一定程度上促進(jìn)智能城市現(xiàn)代化建設(shè)，大幅度提升人民的生活水平，加強(qiáng)環(huán)境檢測力度。由傳感器定向生成數(shù)據(jù)信息完成這些服務(wù)，另外傳感器個(gè)體間能相互作用，也可與環(huán)境作用。而為了提高寬帶的效率開發(fā)了蜂窩系統(tǒng)，主要是為M2M業(yè)務(wù)工作的最佳配置。以用戶為核心的機(jī)器間只能通信由6g給予技術(shù)支撐。6G還使用能量收集技術(shù)提高了電池的耐用性，而如今的5G就未發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。4、結(jié)束語總而言之，文章以6G通信系統(tǒng)核心展開探討，深度挖掘6G的潛在應(yīng)用效果與多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)?？梢粤私獾?，在太赫茲和可見光通信技術(shù)的融合發(fā)展下，能夠?yàn)?G的發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力。除此之外，6G還應(yīng)該有強(qiáng)大的多鏈路技術(shù)予以支持，更好的應(yīng)對高頻通信帶來重大挑戰(zhàn)。在其他方面，大范圍、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和大規(guī)模人工智能的參與可以加速通信、計(jì)算、緩存和控制資源的大規(guī)模集成，分布式優(yōu)化效果絕佳。6G的研究和應(yīng)用將在許多領(lǐng)域帶來革命性的成果，解決最熱門的研究課題，進(jìn)入毫米波高速信息時(shí)代。參考文獻(xiàn)：[1]楊光.2022年將成為6G從學(xué)術(shù)研究走向產(chǎn)業(yè)愿景的關(guān)鍵之年[J].通信世界,2022(03):31-33.DOI:10.13571/ki.cww.2022.03.015.[2]馬紅兵,李福昌,張忠皓,馬靜艷,劉秋妍.6G網(wǎng)絡(luò)主要驅(qū)動(dòng)力分析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2021(12):1